Merilni tokovni transformatorji v vezjih za relejno zaščito in avtomatizacijo

Energetska oprema električnih postaj je organizacijsko razdeljena na dve vrsti naprav:

1. močnostna vezja, po katerih se prenaša vsa moč transportirane energije;

2. sekundarne naprave, ki vam omogočajo nadzor nad procesi, ki potekajo v primarni zanki, in jih nadzorujete.

Energetska oprema je nameščena na odprtih prostorih ali v zaprtih stikalnih napravah, sekundarna oprema pa na relejnih ploščah, v posebnih omarah ali ločenih celicah.

Vmesna povezava, ki opravlja funkcijo prenosa informacij med napajalno enoto in merilnimi, upravljalnimi, zaščitnimi in regulacijskimi organi, so merilni transformatorji. Kot vse takšne naprave imajo dve strani z različnimi vrednostmi napetosti:

1. visoka napetost, ki ustreza parametrom prve zanke;

2.nizka napetost, kar omogoča zmanjšanje tveganja vpliva energetske opreme na servisno osebje in stroške materiala za izdelavo krmilnih in nadzornih naprav.

Pridevnik "merilni" odraža namen teh električnih naprav, saj zelo natančno simulirajo vse procese, ki se odvijajo na energetski opremi in so razdeljeni na transformatorje:

1. tok (CT);

2. napetost (VT).

Delujejo po splošnih fizikalnih principih transformacije, vendar imajo različne zasnove in načine vključitve v primarni krog.

Kako so izdelani in delujejo tokovni transformatorji

Načela delovanja in naprave

V oblikovanju merilni tokovni transformator pretvorba vektorskih vrednosti tokov velikih vrednosti, ki tečejo v primarnem tokokrogu, v sorazmerno zmanjšane velikosti in na enak način se določijo smeri vektorjev v sekundarnih tokokrogih.

Naprava magnetnega vezja

Strukturno so tokovni transformatorji, kot vsi drugi transformatorji, sestavljeni iz dveh izoliranih navitij, ki se nahajata okoli skupnega magnetnega vezja. Izdelan je iz laminiranih kovinskih plošč, ki so topljene s posebnimi vrstami elektrotehničnih jekel. To se naredi za zmanjšanje magnetnega upora na poti magnetnih tokov, ki krožijo v zaprti zanki okoli tuljav, in za zmanjšanje izgub skozi vrtinčni tokovi.

Tokovni transformator za sheme relejne zaščite in avtomatizacije lahko nima enega magnetnega jedra, ampak dva, ki se razlikujeta po številu plošč in skupni količini uporabljenega železa. To je narejeno za ustvarjanje dveh vrst tuljav, ki lahko zanesljivo delujeta, ko:

1. nazivni delovni pogoji;

2.ali pri znatnih preobremenitvah, ki jih povzročajo tokovi kratkega stika.

Prva zasnova se uporablja za meritve, druga pa za povezovanje zaščit, ki izklopijo nastajajoče nenormalne načine.

Razporeditev tuljav in povezovalnih sponk

Navitja tokovnih transformatorjev, zasnovanih in izdelanih za stalno delovanje v tokokrogu električne napeljave, izpolnjujejo zahteve za varen prehod toka in njegov toplotni učinek. Zato so izdelani iz bakra, jekla ali aluminija s površino prečnega prereza, ki izključuje povečano segrevanje.

Ker je primarni tok vedno večji od sekundarnega, navitje zanj precej izstopa po velikosti, kot je prikazano na spodnji fotografiji za desni transformator.

Leve in srednje strukture nimajo nobene moči. Namesto tega je v ohišju predvidena odprtina, skozi katero poteka napajalna žica ali fiksno vodilo. Takšni modeli se praviloma uporabljajo v električnih instalacijah do 1000 voltov.

Na sponkah navitij transformatorja je vedno pritrjena naprava za povezovanje vodil in povezovalnih žic s pomočjo vijakov in vijačnih sponk. To je eno od kritičnih mest, kjer lahko pride do prekinitve električnega kontakta, kar lahko povzroči poškodbe ali motnje v natančnem delovanju merilnega sistema. Kakovost njegovega vpenjanja v primarnem in sekundarnem krogu je vedno pozorna med operativnimi pregledi.

Sponke tokovnega transformatorja so označene v tovarni med proizvodnjo in imajo oznako:

• L1 in L2 za vhod in izhod primarnega toka;

• I1 in I2 - sekundarni.

Ti indeksi pomenijo smer navijanja zavojev relativno drug proti drugemu in vplivajo na pravilno povezavo močnostnih in simuliranih vezij, značilnost porazdelitve tokovnih vektorjev vzdolž vezja. Nanje se posveča pozornost med prvo montažo transformatorjev ali zamenjavo okvarjenih naprav in se celo pregledajo z različnimi metodami električnih pregledov tako pred montažo naprav kot po montaži.

Število ovojev v primarnem krogu W1 in sekundarnem krogu W2 ni enako, ampak zelo različno. Visokonapetostni tokovni transformatorji imajo običajno samo eno ravno vodilo čez magnetno vezje, ki deluje kot napajalno navitje. Sekundarno navitje ima večje število ovojev, kar vpliva na razmerje transformacije. Za lažjo uporabo je zapisan kot delni izraz nazivnih vrednosti tokov v obeh navitjih.

Na primer, vnos 600/5 na imenski tablici škatle pomeni, da je transformator namenjen za priključitev na visokonapetostno opremo z nazivnim tokom 600 amperov, v sekundarnem tokokrogu pa se bo transformiralo le 5.

Vsak merilni tokovni transformator je priključen na svojo fazo primarnega omrežja. Število sekundarnih navitij za naprave za relejno zaščito in avtomatizacijo se običajno poveča za ločeno uporabo v jedrih tokovnih tokokrogov za:

• Merilna orodja;

• splošna zaščita;

• pnevmatika in zaščita pnevmatik.

Ta metoda odpravlja vpliv manj kritičnih tokokrogov na bolj pomembna, poenostavlja njihovo vzdrževanje in testiranje na delovni opremi pri delovni napetosti.

Za označevanje sponk takih sekundarnih navitij se uporablja oznaka 1I1, 1I2, 1I3 za začetek in 2I1, 2I2, 2I3 za konce.

Izolacijska naprava

Vsak model tokovnega transformatorja je zasnovan za delovanje z določeno količino visoke napetosti na primarnem navitju. Izolacijska plast, ki se nahaja med navitji in ohišjem, mora dolgo vzdržati potencial električnega omrežja svojega razreda.

Na zunanji strani izolacije visokonapetostnih tokovnih transformatorjev se lahko glede na namen uporabijo:

• namizni prt iz porcelana;

• stisnjene epoksi smole;

• nekatere vrste plastike.

Iste materiale lahko dopolnite s transformatorskim papirjem ali oljem, da izolirate notranje križišča žic na navitjih in odpravite napake med zavoji.

Razred točnosti TT

V idealnem primeru bi moral transformator teoretično delovati natančno brez vnašanja napak. V resničnih strukturah pa se energija izgubi za notranje segrevanje žic, premagovanje magnetnega upora in ustvarjanje vrtinčnih tokov.

Zaradi tega je vsaj malo, vendar je proces transformacije moten, kar vpliva na natančnost reprodukcije v merilu primarnih tokovnih vektorjev od njihovih sekundarnih vrednosti z odstopanji v orientaciji v prostoru. Vsi tokovni transformatorji imajo določeno merilno napako, ki je normalizirana kot odstotek razmerja med absolutno napako in nazivno vrednostjo v amplitudi in kotu.

Razred točnosti tokovni transformatorji so izraženi s številčnimi vrednostmi "0,2", "0,5", "1", "3", "5", "10".

Transformatorji razreda 0,2 delujejo za kritične laboratorijske meritve.Razred 0,5 je namenjen natančnemu merjenju tokov, ki jih merilniki nivoja 1 uporabljajo v komercialne namene.

Meritve toka za delovanje relejev in krmilnih računov 2. stopnje se izvajajo v razredu 1. Prožilne tuljave pogonov so priključene na tokovne transformatorje 10. razreda točnosti. Delujejo točno v načinu kratkega stika primarnega omrežja.

TT stikalna vezja

V elektroenergetiki se uporabljajo predvsem tri- ali štirižilni daljnovodi. Za nadzor tokov, ki potekajo skozi njih, se uporabljajo različne sheme za priključitev merilnih transformatorjev.

1. Električna oprema

Na fotografiji je prikazana različica merjenja tokov trižilnega napajalnega tokokroga 10 kilovoltov z uporabo dveh tokovnih transformatorjev.

Tukaj je razvidno, da sta vodila za povezavo primarne faze A in C privita na sponke tokovnih transformatorjev, sekundarna vezja pa so skrita za ograjo in speljana iz ločenega kabelskega snopa v zaščitno cev, ki je speljana v prostor za releje za priključitev tokokrogov na sponke.

Enako načelo namestitve velja za druge sheme. visokonapetostna opremakot je prikazano na sliki za 110 kV omrežje.

Tukaj so ohišja merilnih transformatorjev nameščena na višini z uporabo ozemljene armiranobetonske ploščadi, ki jo zahtevajo varnostni predpisi. Povezava primarnih navitij z napajalnimi žicami je izvedena v rezu, vsi sekundarni tokokrogi pa so izpeljani v bližnji škatli s priključnim priključkom.

Kabelske povezave sekundarnih tokovnih tokokrogov so zaščitene pred naključnimi zunanjimi mehanskimi vplivi s kovinskimi pokrovi in ​​betonskimi ploščami.

2.Sekundarna navitja

Kot je navedeno zgoraj, so izhodni vodniki tokovnih transformatorjev združeni za delovanje z merilnimi napravami ali zaščitnimi napravami. To vpliva na sestavo vezja.

Če je potrebno nadzorovati tok obremenitve v vsaki fazi z uporabo ampermetrov, se uporabi klasična možnost povezave - vezje polne zvezde.

V tem primeru vsaka naprava prikazuje trenutno vrednost svoje faze ob upoštevanju kota med njimi. Uporaba samodejnih snemalnikov v tem načinu vam najbolj priročno omogoča prikaz oblike sinusoidov in na njihovi podlagi sestavite vektorske diagrame porazdelitve obremenitve.

Pogosto so na odhodnih napajalnikih 6 ÷ 10 kV, da bi prihranili, nameščeni ne trije, ampak dva merilna tokovna transformatorja, ne da bi uporabili eno fazo B. Ta primer je prikazan na zgornji fotografiji. Omogoča vklop ampermetrov v nepopolno zvezdno vezje.

Zaradi prerazporeditve tokov dodatne naprave se izkaže, da se prikaže vektorska vsota faz A in C, ki je v simetričnem obremenitvenem načinu omrežja usmerjena nasprotno vektorju faze B.

Primer vklopa dveh merilnih tokovnih transformatorjev za nadzor linijskega toka z relejem je prikazan na spodnji sliki.

Shema omogoča popoln nadzor uravnotežene obremenitve in trifaznih kratkih stikov. Ko pride do dvofaznega kratkega stika, predvsem AB ali BC, je občutljivost takšnega filtra močno podcenjena.

Običajna shema za spremljanje tokov ničelnega zaporedja je ustvarjena s povezovanjem merilnih tokovnih transformatorjev v vezju s polno zvezdo in navijanjem krmilnega releja na kombinirano nevtralno žico.

Tok, ki teče skozi tuljavo, nastane s seštevanjem treh faznih vektorjev. V simetričnem načinu je uravnotežen, med pojavom enofaznih ali dvofaznih kratkih stikov pa se v releju sprosti komponenta neuravnoteženosti.

Značilnosti delovanja merilnih tokovnih transformatorjev in njihovih sekundarnih vezij

Operativno preklapljanje

Med delovanjem tokovnega transformatorja se ustvari ravnotežje magnetnih tokov, ki jih tvorijo tokovi v primarnem in sekundarnem navitju, zaradi česar so uravnoteženi po velikosti, usmerjeni nasprotno in kompenzirajo vpliv ustvarjenega EMF v zaprtih tokokrogih. .

Če je primarno navitje odprto, bo tok prenehal teči skozi njega in vsa sekundarna vezja bodo preprosto odklopljena. Toda sekundarnega tokokroga ni mogoče odpreti, ko tok teče skozi primarni, sicer se pod delovanjem magnetnega pretoka v sekundarnem navitju ustvari elektromotorna sila, ki se ne porabi za pretok toka v zaprti zanki z nizkim uporom , vendar se uporablja v stanju pripravljenosti.

To vodi do pojava visokega potenciala odprtih kontaktov, ki doseže nekaj kilovoltov in lahko prekine izolacijo sekundarnih tokokrogov, moti delovanje opreme in povzroči električne poškodbe servisnega osebja.

Zaradi tega se vsa preklopa v sekundarnih tokokrogih tokovnih transformatorjev izvajajo po strogo določeni tehnologiji in vedno pod nadzorom nadzornikov, brez prekinitve tokovnih tokokrogov. Če želite to narediti, uporabite:

• posebne vrste priključnih blokov, ki vam omogočajo namestitev dodatnega kratkega stika za čas prekinitve odseka, ki je izključen iz obratovanja;

• testiranje tokovnih blokov s kratkimi skakalci;

• posebna oblika ključa.

Snemalniki za nujne procese

Merilne naprave so razdeljene glede na vrsto pritrdilnih parametrov za:

• nazivni delovni pogoji;

• pojav prevelikega toka v sistemu.

Občutljivi elementi snemalnih naprav neposredno sorazmerno zaznajo dohodni signal in ga tudi prikažejo. Če je trenutna vrednost vnesena na njihov vhod s popačenjem, bo ta napaka vnesena v odčitke.

Zaradi tega so naprave, namenjene merjenju zasilnih tokov, namesto nominalnih, priključene na jedro zaščite tokovnega transformatorja in ne na meritve.

O napravi in ​​principih delovanja merilnih napetostnih transformatorjev preberite tukaj: Merilni napetostni transformatorji v vezjih za relejno zaščito in avtomatiko